تحلیل میزان آلودگی رسوبات رودخانه ای به فلزات سنگین با استفاده از شاخص های زمین انباشتگی و غنی شدگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه برنامه ریزی٬ مدیریت و آموزش محیط زیست٬ دانشکده محیط زیست٬ دانشگاه تهران٬ تهران٬ ایران

2 گروه برنامه ریزی،مدیریت و آموزش محیط زیست،دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران

3 گروه برنامه ریزی، مدیریت و آموزش محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران

10.48308/envs.2023.1299

چکیده

سابقه و هدف: رودخانه ها تحت عنوان یک منبع حیاتی برای جوامع بشری از گذشته تا به امروز از جایگاه ویژه ای برخوردار می باشند. با در نظر گرفتن رشد روزافزون جمعیت٬ توسعه ی صنعتی و گسترش جوامع مدرن شهری می توان انتظار داشت که رودخانه های واقع در نزدیکی مناطق شهری و روستایی پرجمعیت به دلیل ورود بخش اعظمی از آلاینده های شهری٬ روستایی٬ خانگی٬ صنعتی و کشاورزی به منابع آب های سطحی و زیرزمینی در حریم و حاشیه رودخانه٬ بیش از سایر سامانه های آبی در معرض خطر تخریب و نابودی قرار دارند. از طرفی با توجه به قرارگیری کشور ایران در اقلیم خشک و نیمه خشک٬ تحقیق و تفحص بر آلودگی رسوبات رودخانه به عناصر سنگین با استفاده از شاخص های کیفی رسوب یک امر ضروری در جهت پیش بینی٬ ارزیابی و ارائه ی راه حل های مناسب برای کنترل میزان آلودگی و بهبود کیفیت آب رودخانه می باشد.
مواد و روش ها: رودخانه ی کرج یکی از منابع اصلی در مصارف شرب و تولید انرژی در منطقه می باشد که نقش حیاتی در ایجاد تعادل اکولوژیک میان پارامتر های تاثیر گذار بر کیفیت این اکوسیستم آبی دارد. هدف از این پژوهش اندازه گیری غلظت عناصر سنگین موجود در رسوبات بستر رودخانه و ارزیابی و آنالیز آن با استفاده از شاخص های زمین انباشتگی و غنی شدگی می باشد که به ارائه ی راهکارهای پیشنهادی به منظور پیشگیری و کنترل گسترش آلودگی منتج گردید. در این پژوهش 9 ایستگاه٬ با توجه به کاربری اراضی منطقه در نظر گرفته شده و از رسوبات بستر رودخانه نمونه برداری به عمل آمد. نمونه های رسوب پس از آماده سازی به آزمایشگاه منتقل گردید و غلظت کل عناصر سنگین توسط دستگاه ICP اندازه گیری شد.
نتایج و بحث: این پژوهش به منظور بررسی غلظت عناصر سنگین در رسوبات بستر رودخانه ی کرج به عنوان یک اندیکاتور مناسب جهت ارزیابی آلودگی آب و سیستم رودخانه با به کارگیری شاخص های زمین انباشتگی و غنی شدگی در محدوده ی حوزه ی آبریز دریاچه ی نمک انجام شد. نتایج بدست آمده از اندازه گیری ها با استفاده از شاخص های مذکور مورد بررسی قرار گرفت و مشخص گردید که رودخانه ی کرج دارای سطح کمی از آلودگی عناصر سنگین بوده اما بخشی از این میزان اندک آلودگی مربوط به فعالیت های انسانی نظیر راه سازی٬ گردشگری و نشت و تخلیه ی رواناب ها و فاضلاب های محلی به رودخانه و حریم آن می باشد که موجب افزایش زمین انباشتگی عناصری همچون مس و کروم به ترتیب تا اعداد 1/01 و 1/96 در ایستگاه های پایین دست P8 و P9 گردیده اند. همچنین بیشتر میزان میانگین زمین انباشتگی برای عنصر مس در 9 ایستگاه نمونه برداری٬ به مقدار 0/23بدست آمده است. از سویی این فعالیت های بشرزاد موجب افزایش قابل توجه غنی شدگی آرسنیک در ایستگاه P4 تا رقم 17/81 شده است که میانگین غنی شدگی آرسنیک را در 9 ایستگاه نمونه برداری به مقدار 13/12 رسانده است. اما از آنجا که هر عنصر سنگین ماهیت منحصر به فرد خود را دارد٬ بخشی از میزان آلودگی حاضر در محیط رسوبی رودخانه مربوط به عوامل طبیعی٬ زمین شناسی٬ فرسایش خاک و هوازدگی سنگ های بستر رودخانه می باشد.
نتیجه گیری: روند تغییرات میزان و پراکنش عناصر در رسوبات مقایسه و عوامل مؤثر بر همسویی یا عدم تطابق آن ها بحث و بررسی گردید. به طور کلی نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که رودخانه ی کرج با در نظر داشتن شاخص زمین انباشتگی و فاکتور غنی شدگی٬ دارای آلودگی ناچیز فلزات سنگین در رسوبات بستر می باشد. اما روند تغییرات شاخص ها در طول مسیر رودخانه بیانگر تأثیرات مستقیم فعالیت های مخرب انسان در منطقه می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analyzing the Level of River Sediment Pollution with Heavy Metals Using Geo-accumulation Index and Enrichment Factor

نویسندگان [English]

  • Sepehr Akhlaghifard 1
  • Toraj Nasr Abadi 2
  • Hassan Hoveidi 3
1 Department of Environmental Planning, Management and Education, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Department of Environmental Planning, Management and Education, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Department of environmental planning, management and education, Faculty of environment, University of Tehran, Tehran Iran
چکیده [English]

Introduction: Rivers are considered as a vital resource for mankind from the past to the present day.
Considering the ever-increasing population, industrial developments and the expansion of modern urban societies, it is expected that the rivers located near densely populated urban and rural areas to be in danger of destruction due to a large part of urban, rural, domestic, industrial and agricultural pollutants to the sources of surface and ground water in the riparian and riverside more than any other water ecosystems. On the other hand, regarding Iran's arid and semi-arid climate, the use of sediment qualitative indicators in research and investigation is crucial in order to predict, evaluate and provide a sustainable solution for controlling the amount of pollutants and also improving the quality of river water.
Material and Methods: The Karaj River is one of the main freshwater and energy production resources in the region, which plays a vital part in creating an ecological balance in parameters affecting the quality of this water ecosystem. The purpose of this research is to measure the concentration of heavy metals in the sediments of the river bed and to evaluate and analyze it using Geoaccumulation index and Enrichment Factor, which led to the suggested solutions in order to avert and control the further spreading of pollution. In this research, nine stations were selected in consideration of land use of the area and the sediments of the river bed in each station were sampled. Sediment samples were prepared and later transferred to the laboratory and the total concentration of heavy metals was measured by Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy (ICP) device.
Results and Discussion: This research was carried out in order to investigate the concentration of heavy elements in the sediments of the Karaj River bed as a suitable indicator to evaluate the water pollution and the
river system by using Geoaccumulation index and Enrichment Factor in the area of the Salt Lake catchment area. The results obtained from the measurements using the mentioned indices assessed that the level of heavy elements pollution is relatively low the Karaj River. Nevertheless, part of this slight pollution is related to human activities such as road construction, tourism and the leakage of local runoff and sewage into the river and its riparian zone, which led to the increase of the Geoaccumulation of elements including copper and chromium to the numbers of 1.01 and 1.96 in downstream stations P8 and P9 respectively. Also, the highest average amount of Geoaccumulation for Copper in 9 sampling stations was 0.23. On the other hand, these man-made activities have significantly increased the arsenic Enrichment up to 17.81 in station P4 and the average Enrichment Factor of Arsenic in 9 sampling stations up to 13.12. But since each heavy element has its own unique nature, part of the quantity of the pollution present in the sedimentary environment of the river is related to natural factors, geology, soil erosion and weathering of riverbed rocks.
Conclusion: The process of changes in the amount and distribution of elements in the sediments were compared and the factors affecting their alignment or mismatch were discussed and researched. Generally, the results of this research show that the Karaj River, taking into account the Geoaccumulation index and Enrichment Factor, has negligible contamination of heavy metals in the riverbed sediment. But the trend of index changes along the river route shows the direct effects of destructive human activities in the region.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concentration of heavy metals
  • Sediment pollution
  • Geoaccumulation Index
  • Enrichment Factor
  • Karaj River